MICRONEEDLE TECHNOLOGY: Teknologi Tepat Meningkatkan Penghantaran Bioterapik, Keamanan, dan Kepatuhan Vaksin COVID-19

Dewasa ini, sedang digalakkan vaksinasi Covid-19 untuk minimal 75% masyarakat oleh setiap negara tak terkecuali Indonesia. Hal tersebut dimaksudkan sebagai upaya mencegah dan menekan angka positif Covid-19. Mayoritas metode vaksinasi yang dilakukan adalah injeksi subkutan atau intramuskular menggunakan jarum suntik yang dinilai tidak mudah untuk digunakan masyarakat secara mandiri dan menimbulkan rasa sakit/tidak nyaman pada pasien.

Selain itu, penggunaan jarum suntik juga beresiko menularkan patogen berbahaya apabila dalam penggunaan kurang diperhatikan sterilisasinya (Shafa dan Sriwidodo, 2021). Namun, alternatif lain pemberian bioterapik dan vaksin secara oral menunjukkan hasil yang kurang efektif karena mengalami degradasi pada saluran pencernaan sehingga tidak dapat diserap optimal (Master et al., 2010). Oleh karena itu, pemberian obat dengan injeksi jarum suntik hingga saat ini masih dinilai yang paling efektif.

1. Microneedle Technology

Menyikapi hal tersebut, telah dikembangkan teknologi jarum suntik dengan ukuran mikron yang disebut microneedle. Microneedle merupakan terobosan jarum suntik berukuran mikron dengan formulasi obat yang dapat langsung menembus stratum korneum kulit dan dapat menghantarkan partikel kecil tanpa menimbulkan rasa sakit karena bagian ujung jarum tidak mencapai ujung saraf (Shafa dan Sriwidodo, 2021). Penggunaan microneedle ini dinilai dapat meningkatkan efektivitas vaksin dan dosis yang diperlukan tidak terlalu besar (kim et al., 2012; Korkmaz et al., 2015; Balmert et al., 2019). Berikut gambar perbandingan jarum suntik konvensional dengan microneedle.

2. Keunggulan dan Kelemahan Microneedle

Sama halnya dengan teknologi lainnya, microneedle ini memiliki beberapa keunggulan dan kelemahan. Keunggulannya antara lain: mampu menghantarkan partikel/molekul dalam bentuk yang lebih besar dibandingkan rute injeksi lainnya, penetrasi bahan aktif obat lebih mudah dan tidak menimbulkan rasa sakit, proses pemulihan pada situs penetrasi lebih cepat, tidak mengalami first-past metabolism, meminimalisir resiko infeksi mikroba, lebih efektif dalam kontrol penghantaran obat, target penghantaran obat lebih tepat sasaran, dan meningkatkan efikasi obat sehingga mampu mengurasi dosis. Semetara beberapa kelemahannya antara lain: tingkat akurasi dosis lebih rendah, berpotensi mengakibatkan partikel keluar dari permukaan kulit dan jarum menembus kulit dengan derajat yang berbeda apabila penggunaan tidak benar, tingkat hidrasi kulit dapat mempengaruhi penghantaran obat, dapat merusak pembuluh darah apabila digunakan pada tempat yang sama, dan memungkinkan bagian ujung microneedle tertinggal di kulit saat melepas patch (Bariya et al., 2012).

3. Macam-Macam Microneedle

Berdasarkan desain dan komposisinya, microneedle dapat dibedakan menjadi beberapa macam, yaitu:

1. Solid microneedle. Jenis ini digunakan saat awal sebelum pengaplikasian obat farmasetik pada kulit bertujuan untuk membentuk lubang mikron pada kulit. Obat dalam formulasi semi solida, jika diaplikasikan akan meningkatkan penetrasi obat. Selain itu, pori atau lubang yang terbentuk dapat meningkatkan permeabilitas kulit (Hoang et al., 2015). Injeksi vaksin menggunakan microneedle jenis ini akan mengalami difusi pada kulit melalui pori-pori yang terbentuk sehingga dapat menimbulkan efek lokal maupun sistemik. Bahan pembuatan solid microneedle ini berupa silikon. Namun seiring berkembangnya zaman, bahan pembuatan yang digunakan dapat berasal dari logam, polimer, keramik, dan sebagainya sesuai dengan tujuan penggunaan (Kim et al., 2012).
2. Coated microneedle. Jenis ini hampir sama dengan solid microneedle, hanya saja formula obat yang akan diaplikasikan dengan melapisi permukaan jarum. Formulasi pada jenis ini diperlukan viskositas dan tegangan permukaan yang sesuai agar distribusi obat merata. Pelapisan bahan obat larut air pada coated microneedle dapat dilakukan dengan pencelupan (dipping) atau penyemprotan (spraying) (Shafa dan Sriwidodo, 2021).
3. Dissolving microneedle. Jenis ini dikembangkan menggunakan polimer yang larut pada kulit sehingga jarum tidak akan tertinggal saat patch dilepas. Dissolving microneedle yang digunakan sebagai penghantar senyawa peka terhadap panas seperti protein dan vaksin harus melalui tahap enkapsulasi dan pemadatan agar tidak merusak aktivitasnya. Untuk dapat larut sepenuhnya, dissolving microneedle memerlukan waktu kurang lebih 5 menit (Shafa dan Sriwidodo, 2021).
4. Hollow microneedle. Jenis ini memiliki saluran untuk mengalirkan formula bahan yang dibut dalam bentuk liquid sehingga dapat mengalir dalam kulit karena adanya tekanan. Hollow microneedle ini digunakan dengan syringe seperti jarum suntik konvensional. Penggunaan microneedle jenis ini menyebabkan bioavailabilitas lebih tinggi dan menginduksi antigen limfatik karena aplika pada area kulit lebih luas (Marshall et al., 2016).

4. Microneedle dalam Pengembangan Vaksin Covid-19

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan oleh Kim et al., (2020) menyatakan bahwa pengembangan vaksin MERS-CoV-S1 dengan dissolving microneedle dengan polimer Na-CMC dapat meningkatkan kadar antigen spesifik igG secara signifikan dibandingkan dengan injeksi subkutan. Respon antibodi spesifik MERS-S1 dan penghantar vaksin menggunakan microneedle ini menunjukkan hasil yang sama dengan SARS-CoV-2-S1. Sehingga dapat diaplikasikan dalam pengembangan dan desain untuk vaksin Covid-19. Secara statistik, microneedle untuk vaksin SARS-CoV-2-S1 ini menunjukkan hasil bahwa dapat meningkatkan antibodi spesifik antigen dalam kurun waktu sekitar dua pekan. Hal tersebt dikarenakan adanya stress mekanikal yang ditimbulkan oleh microneedle sehingga dapat menginduksi respon innate immune secara lokal (Depelsenaire et al., 2014).

SUMBER:

• Depelsenaire, A. C. I., Meliga, S. C., Mcneilly, C. L., Pearson, F. E., Coffey, J. W., Haigh, O. L., Flaim, C. J., Frazer, I. H. and Kendall, M. A. F. 2014. Colocalization of Cell Death with Antigen Deposition in Skin Enhances Vaccine Immunogenicity. Journal of Investigative Dermatology. 134 (9): 2361-2370.
• Kim, E., Erdos, G., Huang, S., Kenniston, T. W., Balmert, S. C., Carey, C. D., Raj, V. S., Epperly, M. W., Klimstra, W. B., Haagmans, B. L., Korkmaz, E., Falo, L. D., and Gambotto, A. 2020. Microneedle Array Delivered Recombinant Coronavirus Vaccines: Immunogenicity and Rapid Translational Development. EBioMedicine. 55 (1): 1-12.
• Kim, Y. C., Park, J. H., and Prausnitz, M. R. 2014.  Microneedles for Drug and Vaccine Delivery. Advance Drug Delivery Reviews. 64 (1): 1547-1568.
• Balmert, S. C., Carey, C. D., Falo, G. D., Sethi, S. K., Erdos, G., and Korkmaz, E. 2019. Dissolving Undercut Microneedle Arrays for Multicomponent Cutaneous Vaccination. Journal of Control Release. 1 (1): 1-38.
• Korkmaz, E., E. E. Friedrich, M. H. Ramadan, G. Erdos, A. R. Mathers, O. B. Ozdoganlar, N. R. Washburn, and L. D. Falo. 2015. Therapeutic Intradermal Delivery of Tumor Necrosis Factor-Alpha Antibodies Using Tip-Loaded Dissolvable Microneedle Arrays. Acta Biomaterialia. 24 (1): 96-105. 
• Suh, H., Shin, J., and Kim, Y. C. 2014. Microneedle Patches for Vaccine Delivery. Clin Exp Vaccine Res. 3 (1): 42-49.
• Hoang, M. T., Ita, K. B., and Bair, D. A. 2015. Solid Microneedles for Transdermal Delivery of Amantadine Hydrochloride and Pramipexole Dihydrochloride. Pharmaceutics. 7 (4): 379-396.
• Bariya, S. H., Gohel, M. C., Mehta, T. A., and Sharma, O. P. 2012. Microneedles: An Emerging Transdermal Drug Delivery System. Journal Pharm Pharmacol. 64 (1): 11–29.
• Marshall, S., Sahm, L. J., and Moore, A. C. 2016. The Success of Microneedle-Mediated Vaccine Delivery into Skin. Human Vaccines Immunother. 12 (11): 2975–2983.
• Shafa, A. dan Sriwidodo. 2021. Microneedle: Teknologi Baru Penghantar Vaksin COVID-19. Majalah Farmasetika. 6 (1): 85-98.